El puente Britannia ( en galés : Pont Britannia ) es un puente en Gales que cruza el estrecho de Menai entre la isla de Anglesey y la ciudad de Bangor . Fue diseñado y construido originalmente por el famoso ingeniero ferroviario Robert Stephenson como un puente tubular de sección rectangular de hierro forjado para soportar tráfico ferroviario. Su importancia era formar un enlace crítico de la ruta del ferrocarril Chester and Holyhead , permitiendo que los trenes viajaran directamente entre Londres y el puerto de Holyhead , facilitando así un enlace marítimo con Dublín , Irlanda. [2]
Décadas antes de la construcción del Puente Britannia, se había completado el Puente Colgante de Menai , pero esta estructura llevaba una carretera en lugar de una vía; no había conexión ferroviaria con Anglesey antes de su construcción. Después de muchos años de deliberación y propuestas, el 30 de junio de 1845, un proyecto de ley parlamentario que cubría la construcción del Puente Britannia recibió la sanción real . [3] Por insistencia del Almirantazgo , se requirió que los elementos del puente fueran relativamente altos para permitir el paso de un buque de guerra completamente aparejado . Para cumplir con los diversos requisitos, Stephenson, el ingeniero jefe del proyecto, realizó estudios en profundidad sobre el concepto de puentes tubulares. Para el diseño detallado de las vigas de la estructura, Stephenson obtuvo la ayuda del distinguido ingeniero William Fairbairn . El 10 de abril de 1846, se colocó la primera piedra del Puente Britannia. El método de construcción utilizado para los tubos de hierro forjado remachados se derivó de las prácticas de construcción naval contemporáneas; La misma técnica que se utilizó para el puente Britannia se utilizó también en el puente ferroviario de Conwy , más pequeño . El 5 de marzo de 1850, el propio Stephenson colocó el último remache de la estructura, lo que marcó la finalización oficial del puente.
El 3 de marzo de 1966, el Puente Britannia recibió el estatus de monumento catalogado de Grado II . [4]
En mayo de 1970, un incendio causó graves daños en el puente Britannia. Una investigación posterior determinó que los daños en los tubos eran tan graves que no era posible repararlos. El puente se reconstruyó con una configuración muy diferente, reutilizando los pilares y empleando nuevos arcos para sostener no uno sino dos tableros, ya que el nuevo puente Britannia iba a funcionar como un puente combinado de carretera y ferrocarril. El puente se reconstruyó en fases, y en 1972 se reabrió como un puente de arco de celosía de acero de un solo nivel , que solo soportaba tráfico ferroviario. Durante los siguientes ocho años, se reemplazó una mayor parte de la estructura, lo que permitió que circularan más trenes y se completara un segundo nivel. El segundo nivel se abrió para dar cabida al tráfico rodado en 1980. El puente fue objeto de un programa de mantenimiento en profundidad de cuatro meses de duración y un coste de 4 millones de libras durante 2011. Desde los años 90, se ha hablado de aumentar la capacidad de las carreteras sobre el estrecho de Menai, ya sea ampliando la plataforma del puente existente o mediante la construcción de un tercer puente .
La apertura del puente de Menai en 1826, a una milla (1,6 km) al este de donde más tarde se construyó el puente Britannia, proporcionó el primer enlace fijo por carretera entre Anglesey y el continente. La creciente popularidad de los viajes en tren hizo necesario poco después la construcción de un segundo puente para proporcionar un enlace ferroviario directo entre Londres y el puerto de Holyhead , el ferrocarril de Chester y Holyhead . [ cita requerida ]
Se propusieron otros proyectos ferroviarios, incluido uno en 1838 para cruzar el puente Menai existente de Thomas Telford . [ cita requerida ] El pionero del ferrocarril George Stephenson fue invitado a comentar esta propuesta, pero manifestó su preocupación por la reutilización de una sola calzada del puente colgante, ya que los puentes de este tipo no eran adecuados para el uso de locomotoras. En 1840, un comité del Tesoro decidió ampliamente a favor de las propuestas de Stephenson, sin embargo, el consentimiento final para la ruta, incluido el puente Britannia, no se otorgaría hasta el 30 de junio de 1845, fecha en la que el proyecto de ley parlamentario correspondiente recibió la sanción real . [ 3 ] Casi al mismo tiempo, el hijo de Stephenson, Robert Stephenson , fue designado como ingeniero jefe del proyecto. [ cita requerida ]
Ante la insistencia del Almirantazgo , cualquier puente tendría que permitir el paso del estrecho por un buque de guerra completamente equipado . Por lo tanto, Stephenson tenía la intención de cruzar el estrecho a un nivel alto, a más de 100 pies (30 m), mediante un puente con dos tramos principales de tubos de hierro rectangulares de 460 pies de largo (140 m), cada uno con un peso de 1.500 toneladas largas (1.500 toneladas; 1.700 toneladas cortas), [6] sostenidos por pilares de mampostería, el central de los cuales se construiría sobre la roca Britannia. Dos tramos adicionales de 230 pies (70 m) de longitud completarían el puente, formando una viga continua de 1.511 pies de largo (461 m). [ cita requerida ] Los trenes debían circular por dentro de los tubos (dentro de las vigas cajón ). Hasta entonces, el tramo de hierro forjado más largo medía 9,60 m, apenas una quinceava parte de los 140 m de longitud del puente. Tal como lo había previsto originalmente Stephenson, la construcción tubular proporcionaría una estructura lo suficientemente rígida para soportar la pesada carga asociada a los trenes, pero los tubos no serían totalmente autoportantes, ya que parte de su peso tendría que ser soportado por cadenas de suspensión. [7] : 37–42
Para el diseño detallado de las vigas, Stephenson consiguió la ayuda del distinguido ingeniero William Fairbairn , un viejo amigo de su padre y descrito por Stephenson como "muy conocido por su profundo conocimiento práctico en tales asuntos". Fairbairn comenzó una serie de experimentos prácticos en varias formas de tubos y solicitó la ayuda de Eaton Hodgkinson "distinguido como la primera autoridad científica en la resistencia de las vigas de hierro " [7] : 33–37. Se hizo evidente a partir de los experimentos de Fairbairn que, sin precauciones especiales, el modo de falla del tubo bajo carga sería el pandeo de la placa superior en compresión, cuyo análisis teórico le dio cierta dificultad a Hodgkinson. Cuando Stephenson informó a los directores del ferrocarril en febrero de 1846, adjuntó informes tanto de Hodgkinson como de Fairbairn. A partir de su análisis de la resistencia al pandeo de los tubos con placas superiores simples, Hodgkinson creía que se necesitaría una placa superior impracticablemente gruesa (y por lo tanto pesada) para hacer que los tubos fueran lo suficientemente rígidos para soportar su propio peso, y recomendó una suspensión auxiliar mediante cadenas de eslabones . [7] : 42–47
Sin embargo, los experimentos de Fairbairn se habían alejado de los contemplados en la teoría de Hodgkinson para incluir diseños en los que la placa superior se rigidizaba mediante "corrugación" (la incorporación de tubos cilíndricos). [ cita requerida ] Los resultados de estos últimos experimentos le parecieron muy alentadores; aunque todavía estaba por determinar cuál debería ser la forma óptima de la viga tubular, "me aventuraría a afirmar que se puede construir un puente tubular con las potencias y dimensiones necesarias para satisfacer, con perfecta seguridad, los requisitos del tráfico ferroviario a través del Estrecho", aunque podría requerir más materiales de los previstos originalmente y se necesitaría el máximo cuidado en su construcción. Creía que sería "muy inadecuado" confiar en cadenas como soporte principal del puente.
En cualquier circunstancia, soy de la opinión de que los tubos deben ser lo suficientemente fuertes como para soportar no sólo su propio peso, sino además de esa carga 2000 toneladas distribuidas equitativamente sobre la superficie de la plataforma, una carga diez veces mayor que la que jamás tendrán que soportar. De hecho, debe ser una enorme viga hueca de chapa de hierro, de suficiente resistencia y rigidez para soportar esos pesos; y, siempre que las piezas estén bien proporcionadas y las placas remachadas adecuadamente, se pueden quitar las cadenas y tenerla como un monumento útil de la iniciativa y la energía de la época en que se construyó. [7] : 37–42
El informe de Stephenson llamó la atención sobre la diferencia de opinión entre sus expertos, pero aseguró a los directores que el diseño de los pilares de mampostería permitía que los tubos tuvieran soporte de suspensión y que aún no era necesario opinar sobre la necesidad de ello, lo que se resolvería con más experimentos. [7] : 35 Se construyó y probó un modelo de 75 pies (23 m) de luz en el astillero Millwall de Fairbairn , y se utilizó como base para el diseño final. Stephenson, que no había asistido previamente a ninguno de los experimentos de Fairbairn, estuvo presente en uno que involucraba este "tubo modelo" y, en consecuencia, se convenció de que no eran necesarias cadenas auxiliares. No se instalaron cadenas. Como el único propósito de los pilares (por encima del nivel de la cubierta de la carretera actual) era soportar las cadenas, estos pilares nunca tuvieron ningún uso práctico. Aunque Stephenson había presionado para que los tubos tuvieran una sección elíptica , se adoptó la sección rectangular preferida por Fairbairn . Fairbairn fue responsable tanto de la construcción celular de la parte superior de los tubos como del desarrollo del refuerzo de los paneles laterales. [7] Cada tramo principal pesaba aproximadamente 1.830 toneladas. [3]
El 10 de abril de 1846 se colocó la primera piedra del puente Britannia, lo que marcó el inicio oficial de las obras de construcción en el lugar. [3] El ingeniero residente para la construcción de la estructura fue el ingeniero civil Edwin Clark , que había ayudado previamente a Stephenson a realizar los complejos cálculos de tensión estructural involucrados en su proceso de diseño. Los primeros elementos importantes de la estructura que se construyeron fueron los tubos laterales, este trabajo se realizó in situ, utilizando plataformas de madera para sostenerlo. [3] El método de construcción utilizado para los tubos de hierro se derivó de las prácticas de construcción naval contemporáneas, y estaba compuesto por placas de hierro forjado remachadas de 5 ⁄ 8 pulgadas (16 mm) de espesor, completas con lados laminados y techos y bases celulares. [3] La misma técnica que se utilizó para el puente Britannia también se utilizó en el puente ferroviario de Conwy , más pequeño , que se construyó aproximadamente al mismo tiempo. El 10 de agosto de 1847 se colocó el primer remache. [3]
En paralelo al proceso de construcción in situ, las dos secciones centrales del tubo, que pesaban 1.800 toneladas largas (1.830 toneladas) cada una, se construyeron por separado en la cercana costa de Caernarfon. Una vez que se habían ensamblado por completo, cada uno de los tubos centrales se hizo flotar, uno a la vez, en la calzada y directamente debajo de la estructura. [3] Las secciones in situ se elevaron gradualmente hasta su lugar utilizando potentes cilindros hidráulicos ; solo se elevaban unos pocos centímetros a la vez, después de lo cual se construirían soportes debajo de la sección para mantenerla en su lugar. Este aspecto de la construcción del puente era novedoso en ese momento. [3] Según se informa, el innovador proceso había sido responsable de que Stephenson perdiera varias noches de sueño en una etapa del proyecto. El trabajo no fue bien; en un momento dado, uno de los tubos supuestamente estuvo a punto de ser arrastrado hacia el mar antes de ser recuperado y finalmente empujado de nuevo a su lugar. [6] Los tubos fueron colocados en su lugar entre junio de 1849 y febrero de 1850. [3]
Una vez en su lugar, las distintas longitudes de tubo se unieron para formar estructuras continuas pretensadas paralelas, cada una de ellas con una longitud de 1511 pies (460,6 m) y un peso de 5270 toneladas largas (5350 toneladas). [3] El proceso de pretensado había aumentado la capacidad de carga de la estructura y reducido la deflexión. Los tubos tenían un ancho de 15 pies (4,5 m) y diferían entre 23 pies (7 m) y 30 pies (9,1 m) en profundidad total, mientras que también tenían un espacio de 10 pies (3 m) entre ellos; estaban apoyados en una serie de vigas de hierro fundido de 15 pies de largo (4,6 m) que estaban incrustadas en la mampostería de las torres. [3] Para proteger mejor el hierro del clima, se construyó un techo de madera arqueado para cubrir ambos tubos; tenía aproximadamente 39 pies (12 m) de ancho, era continuo en toda su longitud y estaba cubierto con arpillera alquitranada . Había una pasarela central de 12 pies (3,7 m) de ancho sobre el techo con el fin de proporcionar acceso para mantenimiento. [3]
El 5 de marzo de 1850, el propio Stephenson colocó el último remache de la estructura, lo que marcó la finalización oficial del puente. [3] En total, el puente tardó más de tres años en completarse. El 18 de marzo de 1850, se abrió al tráfico ferroviario un único tubo. El 21 de octubre de ese año, ambos tubos se habían abierto al tráfico. [3]
Para su época, el puente Britannia era una estructura de "magnitud y singular novedad", que superaba con creces en longitud a los puentes contemporáneos de vigas de hierro fundido o vigas de placas. Se dice que el famoso ingeniero Isambard Kingdom Brunel , rival profesional y amigo personal de Stephenson, le comentó: "Si tu puente tiene éxito, entonces todos los míos han sido magníficos fracasos". [3] El 20 de junio de 1849, Brunel y Stephenson habían presenciado cómo se hacía flotar el primero de los tubos del puente sobre sus pontones . Las técnicas de construcción empleadas en el puente Britannia obviamente habían influenciado a Brunel, ya que más tarde utilizó el mismo método de flotar secciones del puente durante la construcción del puente Royal Albert sobre el río Tamar en Saltash . [3]
Originalmente había una estación de tren ubicada en el lado este del puente a la entrada del túnel, operada por la compañía Chester and Holyhead Railway , que prestaba servicio al tráfico ferroviario local en ambas direcciones. [8] Sin embargo, esta estación se cerró después de solo 8+1 ⁄ 2 años en funcionamiento debido al bajo volumen de pasajeros. En la actualidad, quedan pocos restos de esta estación, aparte de los restos del edificio de la estación de nivel inferior. [9] Poco después se inauguróuna nueva estación llamada Menai Bridge . [ cita requerida ]
El puente estaba decorado con cuatro grandes leones esculpidos en piedra caliza por John Thomas , dos en cada extremo. [6] Cada uno fue construido con 11 piezas de piedra caliza. Tienen 25 pies (7,6 m) de largo, 12 pies (3,7 m) de alto y pesan 30 toneladas. [1]
Estos fueron inmortalizados en la siguiente rima galesa del bardo John Evans (1826-1888), que nació en el cercano puente de Menai :
Pedwar llew tew
Heb ddim sopló
Dau 'ochr yma
A dau 'ochr dibujó
Cuatro leones gordos
Sin pelo
Dos de este lado
Y dos de allá
Los leones no se pueden ver desde la A55 , que cruza el puente moderno en el mismo sitio, aunque sí se pueden ver desde los trenes de la línea costera de Gales del Norte que pasan por debajo. Los activistas locales han sugerido de vez en cuando la idea de elevarlos al nivel de la carretera. [10] [11] [12]
Durante la tarde del 23 de mayo de 1970, el puente sufrió graves daños cuando unos niños que jugaban en el interior de la estructura dejaron caer una antorcha encendida, prendiendo fuego al techo de madera recubierto de alquitrán de los tubos. [13] [14] A pesar de los mejores esfuerzos de los bomberos de Caernarfonshire y Anglesey, la altura del puente, la construcción y la falta de un suministro de agua adecuado hicieron que no pudieran controlar el fuego, que se extendió desde el continente hasta el lado de Anglesey. [15] Después de que el fuego se extinguiera, el puente seguía en pie. Sin embargo, la integridad estructural de los tubos de hierro se había visto gravemente comprometida por el intenso calor; se habían abierto visiblemente en las tres torres y habían comenzado a combarse. Se reconoció que todavía existía el peligro de que la estructura se derrumbara; el puente quedaría inutilizable hasta que se realizaran importantes trabajos de restauración. [15]
A la luz de los acontecimientos, el ingeniero civil jefe de la región Midland de Londres de British Railways, WF Beatty, buscó asesoramiento estructural de la empresa de ingeniería consultora Husband & Co. [ 15] Después de una investigación en profundidad del sitio realizada por la empresa, se determinó que las vigas de hierro fundido dentro de las torres habían sufrido grietas e inclinación sustanciales, lo que significa que los tubos necesitaban soporte inmediato en las tres torres. Los ingenieros reales fueron llamados rápidamente para salvar el puente, desplegando rápidamente unidades de puente Bailey verticales para llenar las ranuras de elevación originales en las torres de mampostería. A fines de julio de 1970, se habían erigido un total de ocho torres de acero del puente Bailey, cada una capaz de soportar una carga vertical de alrededor de 200 toneladas. [15]
Un análisis posterior mostró que los tubos de hierro forjado habían sido demasiado dañados para ser conservados. [15] A la luz de este descubrimiento, se decidió desmantelar los tubos a favor de reemplazarlos con una nueva plataforma al mismo nivel que las vías originales. Con la excepción de la subestructura de piedra original, la estructura fue completamente reconstruida por Cleveland Bridge & Engineering Company . [15] La superestructura del nuevo puente debía incluir dos plataformas: una plataforma inferior para rieles sostenida por arcos de acero y una plataforma superior construida con hormigón armado, para soportar un nuevo cruce de carreteras sobre el estrecho. Se construyeron soportes de hormigón debajo de los tramos de aproximación y arcos de acero construidos debajo de los tramos largos a cada lado de la Torre Britannia central. [15] Los dos tramos largos están sostenidos por arcos, que no habían sido una opción para la estructura original como resultado del espacio libre necesario para los buques de mástiles altos; los requisitos de navegación modernos requieren mucho menos espacio libre. [15]
El puente se reconstruyó en etapas. La primera etapa fue erigir los nuevos arcos de acero debajo de los dos tubos originales de hierro forjado. [15] Los arcos se completaron y el trabajo de una sola vía se restableció en el ferrocarril el 30 de enero de 1972 reutilizando uno de los tubos. La siguiente etapa fue desmantelar y quitar el otro tubo y reemplazarlo con una plataforma de hormigón para la otra vía del ferrocarril. Luego, el trabajo de una sola vía se transfirió a la nueva vía (en el lado oeste); esto permitió que el otro tubo se quitara y reemplazara con una plataforma de hormigón (que se usa solo para el acceso de servicio) en 1974. [15] Finalmente, se instaló la plataforma superior de la carretera y en julio de 1980, más de 10 años después del incendio, se completó el nuevo cruce de la carretera y fue inaugurado formalmente por el Príncipe de Gales , [15] llevando una sección de calzada única de la carretera A5 (ahora la A55 ).
Durante 2011, el propietario de la infraestructura ferroviaria nacional Network Rail , el Gobierno de la Asamblea de Gales y la Agencia de Carreteras Inglesa emprendieron un programa conjunto de £4 millones para fortalecer la estructura de 160 años y mejorar su confiabilidad. [16] El trabajo implicó la sustitución de la estructura de acero erosionada, reparaciones del sistema de drenaje, restauración de los parapetos y la mampostería, y la pintura de los portales de acceso de acero del puente. El programa incluyó una inspección detallada de las cámaras internas de las tres torres y la construcción de una pasarela especial para permitir un acceso más fácil y seguro a la estructura para futuras inspecciones de los pilares de mampostería; los esfuerzos especiales de protección adoptados para el trabajo incluyeron el uso de pintura especial que minimiza la contaminación y la descontaminación de todo el equipo antes de llevarlo al sitio. [16]
En noviembre de 2007 se inició una consulta pública sobre la «Mejora del puente Britannia de la A55». Entre los problemas detectados se encuentran los siguientes: [17]
En el documento se presentan cuatro opciones, cada una con sus pros y contras:
Los encuestados se mostraron abrumadoramente a favor de ver algunas mejoras, y el 70 por ciento favoreció la solución de construir otro puente . [18]
Muy pocos puentes tubulares de hierro se construyeron nunca, ya que pronto se desarrollaron diseños de puentes más económicos. Los más notables de los otros puentes tubulares fueron el puente ferroviario Conwy de Stephenson entre Llandudno Junction y Conwy , el primer puente ferroviario Grand Trunk de Sainte-Anne-de-Bellevue ( Québec ) , que fue el prototipo del puente Victoria sobre el río San Lorenzo en Montreal .
El puente ferroviario de Conwy sigue en uso y es el único puente tubular que queda; sin embargo, se han añadido pilares intermedios para reforzarlo. El puente se puede ver de cerca desde el puente colgante de Conwy, construido en 1826 y diseñado por Thomas Telford .
El Puente Victoria fue el primer puente que cruzó el río San Lorenzo y, cuando se completó en 1859, era el puente más largo del mundo. Fue reconstruido como puente de armadura en 1898.
